DE1033717B - Verstaerkerschaltung mit galvanisch gekoppelten Transistoren und Temperaturkompensation - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der galvanisch gekoppelten Transistorverstärker und bezieht sich auf Kaskadenschaltungen von Transistoren mit Temperaturkompensation des Ausgangsstromes. Das Ziel der Erfindung ist es, den Ausgangsstrom derartiger Schaltungen gegen Schwankungen der Umgebungstemperatur im wesentlichen unempfindlich zu machen.

Es ist an sich bekannt, Maßnahmen zur Temperaturstabilisierung in Transistorverstäikern vorzusehen. Dabei ist z. B. angegeben worden, bei direkt gekoppelten Schaltungen zweier Transistoren zwischen dem Kollektor (Ausgang) des ersten Transistors und der Basis (Eingang) des zweiten Transistors einen Stromverteilungswiderstand einzuschalten.

Gemäß der Erfindung wird eine Temperaturkompensation bei der Kaskadenschaltung auf verschiedenem Wege erreicht. Der eine Weg besteht in einer Verbesserung dermitStromverteilungswiderstandarbeitendenSchaltung, indem das Verhältnis zwischen dem Stromverteilungswiderstand und einem weiteren zwischen dem Kollektor des ersten Transistors und der Vorspannungsquelle liegenden Widerstand derart gewählt wird, daß der eingekoppelte Stromteil der Stromänderung des ersten Transistors die Änderung des Kollektorstromes des zweiten Transistors kompensiert und dadurch am Ausgang des Verstärkers eine Stabilisierung gegenüber Temperaturschwankungen bewirkt.

Eine Temperaturkompensation kann gemäß der Erfindung auch durch Einbeziehung des gemeinsamen Lastwiderstandes erfolgen. In diesem Fall sind Mittel zur Einleitung eines Teiles der Änderungen des Kollektorstromes des ersten Transistors in den Kollektorkreis des zweiten Transistors in Phasenopposition mit der temperaturbedingten Kollektorstromänderung des zweiten Transistors vorgesehen, wobei der eingeleitete Teil gleich der Größe der Kollektorstromänderung des zweiten Transistors ist, so daß die Kollektorstromänderung des zweiten Transistors kompensiert wird.

Eine weitere Möglichkeit der Temperaturkompensation besteht in der geeigneten Auswahl der beiden Transistoren. Die verschiedenen Kompensationsmöglichkeiten können auch miteinander kombiniert werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines galvanisch gekoppelten erfindungsgemäßen Transistorverstärkers und Fig. 2 das zugehörige Ersatzschaltbild; Fig. 3 zeigt das Schaltbild einer anderen Ausführungsform eines Verstärkers gemäß der Erfindung und Fig. 4 das zugehörige Ersatzschaltbild; Fig. 5 zeigt das Schaltbild einer dritten Ausführungsform und

Fig. 6 das zugehörige Ersatzschaltbild; Fig. 7 zeigt das Schaltbild eines dreistufigen Verstärkers,

Verstärkerschaltung mit galvanisch

gekoppelten Transistoren
und Temperaturkompensation

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Lichtenbergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v, Amerika vom 9. März 1S53

Edward Keonjian, Syracuse, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

dessen Stufen jeweils mit einer Stufe gemäß Fig. 5 übereinstimmen, und

Fig. 8 das zugehörige Ersatzschaltbild.
Fig. 1 zeigt einen zweistufigen Verstärker mit einpolig geerdetem Eingang, der zwei Transistoren 11 und 12 enthält, welche z. B. P-N-P-Flächentransistoren sind, die in bekannter Weise zwei P-N-Schichten oder Inversionsschichten in einem einzigen Germaniumkristall enthalten, so daß der ganze Transistor aus zwei P-Zonen besteht, die durch eine N-Zone getrennt sind. An jeder Zone sind Anschlüsse vorgesehen, welche den Emitter 15, die Basis 17 und den Kollektor 19 des Transistors 11 bilden. Für den Transistor 12 sind die entsprechenden Elektroden mit 21, 23 und 25 bezeichnet.

An Stelle der P-N-P-Transistoren können auch N-P-N-Transistoren benutzt werden. Im letzteren Fall muß nur die Polarität der Vorspannungsquellen vertauscht werden. N-P~N-Transistoren arbeiten im übrigen gleichartig wie P-N-P-Transistoren; bei beiden Transistorarten ist der Kollektorstrom abhängig von der Kollektorspannung durch eine Schar von etwa parallel und äquidistant verlaufenden Kurven gegeben.

Die Elektroden der beiden Transistoren sind mittels einer Gleichspannungsquelle, z. B. einer Batterie 27, vorgespannt. Der negative Pol der Batterie 27 ist geerdet und ihr positiver Pol über einen Widerstand 29 an den

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Kollektor des Transistors 11 und über einen Lastwider- j?₂

stand 31 an den Kollektor des Transistors 12 angeschlossen. ZIrI₃= -— ZIyI₂, (1)

In der Schaltung nach Fig. 1 wird ein zu verstärkendes *

Signal an den Eingangswiderstand 39 angelegt und somit worin

dem Emittor zugeführt. Der Emittor des Transistors 11 -S R₁- R₃ -\- Ri₁₂ (2)

dient somit als Eingangselektrode, sein Kollektor als

Ausgangselektrode und seine Basis als gemeinsame und Ri_n der Eingangswiderstand des Transistors 12 ist, Elektrode. Die Basis des Transistors 12 dient als Eingangs- welcher durch die folgende Gleichung definiert wird:
elektrode, der Emittor als gemeinsame Elektrode und der

Kollektor als Ausgangselektrode. Diese Art der Schaltung ¹⁰ ^ = Rb + Cfoia Rm₁₂ + Rl) (R^ /m
der Transistoren wird als Schaltung mit geerdeter Basis ^{12 12} Re₁₂ — Rm₁₂ + Rl + Re₁^ '

oder kurz »Basisschaltung« bzw. mit geerdetem Emittor

oder kurz a>Emitterschaltung« bezeichnet. Wahlweise Im Transistor 12 kann die Strombeziehung im Punkte C

kann man für die Transistoren 11 und 12 auch eine Schal- folgendermassen ausgedrückt werden, wenn man antung verwenden, bei welcher beide Emittoren geerdet ¹S nimmt, daß der gesamte Zuwachs des Laststromes AtIl sind. beträgt:

Zum Zweck der Stabilisierung des Verstärkers wird A_tIl = AtI + AtIb . (4)

ferner in an sich bekannter Weise ein Widerstand 33 von ^{s 12}'

erfindungsgemäß bestimmter Größe zwischen den Kollek- Wie aus der Theorie der Flächentransistoren bekannt,

tor 19 und die Basis 23 über die Leitungen 35 und 37 20 lautet die grundlegende Gleichung zwischen den Transieingeschaltet. Diese Leitungen und dieser Widerstand storströmen folgendermassen:

stellen somit eine galvanische Kopplung zwischen der λ τ — α τ λ. Α τ ικ\

Ausgangselektrode des Transistors 11 und der Eingangs- ^At1l ~ ^a™ ^-Ie₁₂ + n_Tico₁₂. (ö)

elektrode des Transistors 12 dar, so daß auch niedrige I co ist der Kollektorsättigungsstrom, auch »Dioden-

Frequenzen und Gleichstrom übertragen werden. 25 rückstrom« genannt, d.h. Kollektorgleichstrom beim

Die Wirkungsweise des Widerstandes 33 soll an Hand Emittorstrom Null.

des Ersatzschaltbildes in Fig. 2 erläutert werden. Dieses Wenn man die Gleichung (S) für bzw. nach ZIrIe₁₂ aufErsatzschaltbild enthält für den Transistor 11 mit seiner löst, so erhält man

geerdeten Basis einen Emittorwiderstand Re₁₁, einen ^ j AtIco

Basiswiderstand i?ö_u und einen Kollektorwiderstand i?c_u. 30 ZIrISi₂= · (6)

Die Ersatzbilddarstellung für den Transistor 12 mit seinem ^ttl2

geerdeten Emittor enthält einen Basiswiderstand Rb₁₂, Wenn man Gleichung (6) in Gleichung (4) einführt und

einen Emittorwiderstand Re₁₂ und einen Widerstand im nach AtIl auflöst, so erhalt man

Kollektorkreis, welcher durch die Differenz Rc₁₂ —Rm_{12 α} AtIco

gegeben ist, wobei Rm₁₂ ein fiktiver Widerstand ist, der 35 Il= -AtI₃ -| — · (?)

bedeutet, daß eine elektromotorische Kraft im Kollektor- 1 ^aiz 1 ^a

kreis des Transistors 12 entsteht, deren Größe annähernd Wenn man nach dem folgenden Ausdruck einführt:

proportional dem Emittorstrom ist. Die Proportionalitäts- _a

konstante hat die Dimension eines Widerstandes und ist B₁₂ = ——, (8)

mit Rm₁₂ bezeichnet. Die Größe von Rm₁₂ bestimmt sich 4° 1 ^ai2

nach der Gleichung Rm₁₂ = Ryx — Rxy, in welcher Rxy so erhält man

das Verhältnis der Signalspannung zwischen dem Emittor τ> λ τ \ λ τ r r _ι_ -η /Q\

und der Basis zu dem Signalstrom im Kollektorkreis ist, ^ät1l = ~^ΰα ^Δτ1* + ^Δτ^ο₁₂ (JJ₁₂ + Ij. [V)

wenn der Emittorkreis offen ist. Ryx ist das Verhältnis Aus der Gleichung (8) ergibt sich, daß S₁₂ die Strom-

der Signalspannung zwischen dem Kollektor und der 45 verstärkung des Transistors 12 mit geerdetem Emittor Basis zu dem Signalstrom im Emittorkreis, wenn der darstellt. Aus Gleichung (9) ergibt sich, daß der Last-Kollektorkreis offen ist. Stromzuwachs A_tIl aus zwei Anteilen besteht, die entin Fig. 2 entsprechen ferner der Widerstand Rg dem gegengesetzte Richtung besitzen, nämlich aus einem An-Eingangswiderstand 39 zwischen Emitter und Erde in teil—S₁₂ZItI₃ und aus einem Anteil AtIcO₁₂ (B₁₂ + 1). Fig. 1 und die Widerstände R₂, R₅ bzw. Rl den Wider- 5< > Somit wird der Eingangsstrom ZItI₃ des Transistors 12 ständen 29, 33 bzw. 31. Die Stromrichtungen sind in mit einem Faktor S₁₂ verstärkt und gleichzeitig beim Fig. 2 durch Pfeile angedeutet und mit geeigneten Indizes Durchgang durch den Transistor 12 in der Phase umgezu dem Symbol Zl τ I versehen, welches die durch eine kehrt. Wegen dieser Phasenumkehr ist dieser letztere Temperaturveränderung hervorgerufene Stromänderung Anteil gegenphasig zu dem Anteil Zl τ Ico₁₂ (B₁₂ + 1) des darstellt. 55 Laststromes.

Die im folgenden entwickelte Theorie beruht auf den Zur Temperaturkompensation des Ausgangsstromes

Voraussetzungen, daß erstens die Spannung Vd, zwischen des Transistors 12 und somit zur Temperaturkompensa-Kollektor und Basis innerhalb eines Bereichs konstant tion des ganzen Verstärkers muß nun eine Änderung in gehalten wird, in dem der Kollektorstrom I_c praktisch der Größe des einen Stromanteils, die von einer Temperanicht beeinflußt wird, zweitens der Stromverstärkungs- ^6o turänderung hervorgerufen \vird, gleich groß und gegenfaktor α innerhalb des Arbeitsbereiches konstant ist, sinnig einer durch eine Temperaturänderung hervorwobei α als der Differentialquotient des Kollektorstromes gerufenen Änderung des anderen Anteils sein. Da diese nach dem Emittorstrom bei konstanter Spannung F_c& beiden Anteile entgegengesetzte Richtung haben, muß zwischen Kollektor und Basis ist, und drittens die Span- das Vorzeichen der Temperaturänderung für beide Stromnung zwischen Emittor und Basis Null ist. 65 anteile das gleiche sein.

In Fig. 2 kann die Stromänderung ZItI₃ durch ZItI₂ Es sei

ausgedrückt werden, wenn man die Beziehung zwischen η λ τ at λιγν

dem Gesamtstrom und dem Strom in einem der beiden -S₁₂ZItJ₃ = Zl₂^₄ (^LUI

parallelen Zweige benutzt. Dann gilt für die Stromände- und

rung die folgende Gleichung: 70 AtIcO₁₂ (S₁₂ -f-1) = ZIyI₈. (11)

Die Bedingung für eine Temperaturkompensation kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

AtI₁ = AtI₅. (12)

Wenn man die Gleichungen (1), (10), (11) in Gleichung 5 (12) einsetzt, so erhält man

Zl_ylco₁

R₃ + Rh

(24)

τ?

—-¹

= Δτίco_n (.D₁₂ + l). μό)

Um At!co₁₂ durch ZIr JcO₁₁, also durch denDiodenrück- io strom des Transistors 11, auszudrücken, wird die Strombeziehung im Punkte T (Fig. 2) folgendermaßen geschrieben:

α τ — A j_e -χ. A Ib (14)

^{T 1 T u T} " ' 15

Nun ist aber aus der Theorie der Flächentransistoren die folgende Beziehung bekannt:

. . „„ '

AtI₁ = ^₁ArIe₁₁+ATiCo₁₁, (J.i>)

oder nach Einsetzen von Gleichung (14) in Gleichung (15): 20

A_TIe_u + AtLb₁₁ = Q₁₁AtU₁₁ + A_Tico_lx . (lö)

Die Spannungsgleichung für den Eingangskreis des Transistors 11 lautet

A_TIe_n[Rg + Ke₁₁) - ATiO₁₁Kb₁₁. [!/)

Wenn man diese Gleichung nach ArIb₁₁ auflöst, so erhält man

25

= Arie

_j- Re₁₁)

30

Durch Einsetzen von Gleichung (18) in Gleichung (16) und nach Ordnung der Glieder ergibt sich

AtIe₁₁ =

Re

Rg

Rb

(20)

35

Durch Einsetzen von Gleichung (20) in Gleichung (15) . und nach Ordnung der Glieder erhält man 40

h 4- SV -J- Po

Es sei

Rb₁₁ + Rc _x + Rc _x + Rg

(21)

(22)

⁴⁵

KC₁₁ + Kg + Kb (1 · a_u)

worin S der Stabilitätsfaktor eines Transistors ist. Unter Stabilitätsfaktor ist das Verhältnis der Änderung des Ausgangsstromes zur Änderung des Diodenrückstromes 50 zu verstehen. Daher wird

(23) ' Die Gleichung (24) gibt die zu erfüllende Beziehung zwischen den Schaltungsparametern an, die zur Temperaturstabilisierung erfüllt werden muß. Für je zwei Transistoren hegen die Größen von A₁₂, IcO₁₁, S₁₁ und Ico₁₂ fest, und man kann daher das notwendige Verhältnis von R₃ zu J?₂ aus Gleichung (24) bestimmen, so daß die ganze Verstärkerschaltung gegenüber Temperaturänderungen unempfindlich wird.

Zusammenfassend läßt sich also sagen, daß der durch eine Temperaturänderung hervorgerufene und an der Kollektorelektrode des Transistors 11 auftretende Stromzuwachs ZItI₁ im Punkt A sich in zwei Ströme Ζΐτΐ2 und ZItJ₃ aufteilt, wobei der erstere Strom durch R₂ und der ' letztere durch R₃ hindurchfließt. Ein von dem Strom ZItI₃ hervorgerufener Strom ZItI₄ tritt im Kollektorkreis des Transistors 12 auf. Dieser Strom ZItI₄ besitzt die entgegengesetzte Richtung wie der Strom ZJtI₃- Das Verhältnis zwischen Ii₂ und R₃ wird so gewählt, daß der temperaturbedingte Stromzuwachs ZItI₄ gleich.dem temperaturbedingten Stromzuwachs ZItI₅ ist.

Die Schaltung in Fig. 3 stellt eine weitere Ausführungsform dar. Für die mit Fig. !übereinstimmenden Schaltungselemente sind wieder die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die Transistoren 11 und 12 sind über eine Leitung 43 galvanisch miteinander verbunden, die sich wieder vom Kollektor 19 zur Basis 23 erstreckt. Zum Zweck der erfindungsgemäßen Stabilisierung des Verstärkers wird nun ein Widerstand 44 einer bestimmten Größe zwischen den kollektorseitigen Pol der Batterie 27 und einen Punkt M, nämlich den Verbindungspunkt des Widerstandes 29 und des Lastwiderstandes 31, geschaltet.

Die Wirkungsweise des Widerstandes 44 läßt sich am besten an Hand des Ersatzschaltbildes nach Fig. 4 verstehen. Die für die rechnerische Behandlung der Schaltung nach Fig. 1 gemachten Annahmen sollen dabei auch für die nachfolgende Behandlung der Fig. 3 gelten. Die Transistoren 11 und 12 sind wie in Fig. 2 durch die Widerstände Ao₁₁, Re₁₁ und Rc₁₁ für den Transistor 11 dargestellt und durch die Widerstände Rb₁₂, Re₁₂ und Rc₁₂ — Rm₁₂ für den Transistor 12. Die Widerstände Rg, R₁, R_L und A₄ stellen die Widerstände 39, 29, 31 und 44 dar, und die Strompfeile sind wieder durch entsprechende Indizes zu dem Symbol ΖίτΙ gekennzeichnet, welches wie oben einen durch eine Temperaturänderung hervorgerufenen Stromzuwachs bedeutet.

Die Gleichung (5) läßt sich folgendermaßen umschreiben :

A_TI_L = a₁₂A_TI₅ + A_TIco₁₂.

(28)

Wenn man die Gleichungen (2) und (23) in Gleichung (13) Die Kirchhoff sehe Spannungsgleichung lautet für die

einsetzt, so ergibt sich 55 Fig. 4 folgendermaßen:

A₁ (ZItJ₂ — AtIl + Δ_ΤΙ,) + R^tI₂ + A_TI₆) + Re₁₂ ArI₅ = 0 · (29)

Wenn man in dieser letzteren Gleichung nach Gliedern ordnet und wenn man Gleichung (28) in Gleichung (29) einführt, so erhält man

ZItI₁ [R₁ + i?₄) — (Cc₁₂ZItI₅ + ArIcO₁₂) R₁ + A_TI₅ [R₁ + Re₁₂ + A₄) = 0 .

(30)

Die Auflösung der Gleichung (30) nach ArI₅ ergibt _ A_TIco₁₂ R₁-SAr IcO₁₁ (R₁ + R₄) der Spannungsänderung an dem gesamten Lastwiderstand Rl + R₁ oder ist

(32)

_ö5

Aus Gleichung (23) ergibt sich sodann In dieser letzteren Gleichung hat S den in Gleichung (22) . ,„ .

definierten Wert. A_TI₂ = S₁₁ICo₁₁. (cW)

Die Änderung der Ausgangsspannung AtVt, die von Wenn man die Gleichungen (28), (30), (33) in Gleichung

einer Temperaturänderung hervorgerufen wird, ist gleich 70 (32) einsetzt und die Glieder neu ordnet, so erhält man

+ ZIyJcO₁₂ ^^ ₍₃₄₎

Um die Ausgangsspannung des Verstärkers von 5

Temperaturänderungen unabhängig zu machen, muß die Zly Fy = O. (35)

von einer Temperaturänderung an der Belastung hervorgerufene Spannungsänderung Null sein. Die algebraische Wenn man Gleichung (35) in Gleichung (34) einsetzt Bedingung für die Stabilisierung lautet also und diese Gleichung auflöst, so erhält man

, -^4 (^a12 R-L R^e ₁₂)] λ γ \-\ \ R-L (Re₁₂ + Ri) ,ο_Λν

«12 H = A_TIco₁₂ 1 + „ _ . - · (36)

R₁(R^Rl) J L R₁(Rl+ R,

Die Gleichung (36) gibt die Beziehung zwischen den 15 gewählt werden, daß infolge ihres Kennlinienverlaufes

Schaltungsparameternan.diezurTemperaturstabilisierung eine Temperaturstabilisierung bewerkstelligt wird. Die

erfüllt werden muß. Für zwei gegebene Transistoren 11 Bedingungen, die an diesen Kennlinienverlauf zu stellen

und 12 können die Widerstände A₁, i?₄ und Rl so gewählt sind, werden im folgenden entwickelt,

werden, daß eine Stabilisierung erreicht wird, d. h. daß In dem zugehörigen Ersatzschaltbild nach Fig. 6

am Verstärkerausgang keine temperaturbedingte Ände- 20 stellen die Widerstände Re₁₁, Rb₁₁ und Rc₁₁ — Rm₁₁ den

rung auftritt. Transistor 11 dar und die Widerstände Re₁₂, Rb₁₂ und

Fig. 5 stellt eine Ausführungsform eines stabilisierten, J^₁₂ — Rm₁₂ den Transistor 12.

galvanisch gekoppelten Transistorverstärkers in Emitter- Die Laststromzunahme ZIyJ^ kann nach dem oben schaltung dar, in welchem die mit Fig. 1 und 3 überein- verwendeten Berechnungsverfahren folgendermaßen ausstimmenden Bestandteile ebenfalls wieder mit den 25 gedrückt werden:

gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Transistoren 11 . τ> λ τ \ λ τ ιώ _l η tm\

und 12 sind über die Leitung 13 unmittelbar miteinander ^AtIl ~ —^ΰι*Ατ*Λ + AtIcO₁₂ (B₁₂ 4- Ij. (OUj

verbunden, d.h., der Kollektor des ersten liegt an der Der Strom ZIyJ₂ beträgt nach Gleichung (15):

Basis des zweiten Transistors. Die Widerstände 29 und 31 . „ IA-AI (B 4-11 teil

sind als Lastwiderstände und der Widerstand39 ist als 30 T₂- u 1 + τ Co₁₁ ^₁₁. ) · ( )

Eingangswiderstand vorhanden. Jedoch sollen jetzt gemäß Durch Einsetzen von Gleichung (61) in Gleichung (60)

der Erfindung die Transistoren 11 und 12 selbst so aus- erhält man

/IyJ₂ = S₁₁S₁₂ ZIyJ₁ — (S₁₁ 4-1) B₁₂A₇IcO₁₁ 4- Zly Ico₁₂ (B₁₁ 4-1). (62)

Zur Temperaturstabilisierung muß nun die bei einer ZlyJco in der ersten Stufe und einem verhältnismäßig

Temperaturänderung auftretende Laststromzunahme Null großen Wert von AtIco in der zweiten Stufe erfordern.

sein, d.h. Die Schaltung nach Fig. 7 ist ein dreistufiger Ver-

/U/, _. ο (63) stärker, der in allen drei Stufen gemäß einer Stufe in Fig. 5

40 ausgeführt ist. Ein Transistor 49 ist über eine Leitung 51 ■

Wenn man Gleichung (63) in Gleichung (62) einsetzt, an den Widerstand 31 angeschlossen und liefert eine so ergibt sich weitere Verstärkung des Eingangssignals. Der Ausgangs

strom des Transistors 49 fließt über eine Leitung 53 zum

(B₁₁ + V)B₁₂AtIoO₁₁ = (S₁₂ A- V) 4- AtIcO₁₂. (64) Lastwiderstand55. Die Vorspannung für die Ausgangs-

45 elektrode des Transistors 49 wird über eine Leitung 57,

Wenn nun der Transistor 12 einen höheren Wert von den Widerstand 55 und die Leitung 53 von der Batterie α besitzt als der Transistor 11, so gilt geliefert.

Fig. 8 ist das Ersatzschaltbild für die drei in Emitter-

Β₁₂>ί, (64') schaltung arbeitenden und in Kaskade geschalteten

und es gilt ferner 50 Stufen der Fig. 7 und zeigt die Anwendung der oben

wiedergegebenen Berechnungsmethode auf einen drei-

ZIyJcO₁₂ = AtIcO₁₁(B₁ + 1). (65) stufigen, galvanisch gekoppelten Verstärker.

Die Gleichung (65) gibt die annähernd gültige Be- Durch Umschreiben der Gleichung (61) erhält man

dingung für die Stabilisierung an, während die Gleichung λ _t-l r> λ τ . λ τ ιτ> ι ι \ ι&(Λ

,,.? ,.^& , , _π ,. j..? ,.' „, ,.,. . · j. a ZIyJo₁O = —S₁₁ ZIyJ-. + ZJyYCO₁₁ (B₁₁ + 1) , (6Oj

(64) die exakte Bedingung fur die Stabilisierung ist. Aus 55 ^{12 ll x}

Gleichung (64) ersieht man, daß zwei Transistoren 11 wobei der Stromanteil A_TIb₁₃ nach Gleichung (60) den

und 12 so ausgewählt werden können, daß die Größen von nachfolgenden Wert hat:

AtIcO₁₁ und AtIcO₁₂ die Gleichung (64) für eine be- . „ . ,at /r _i_-η ί&7\

grenzte Temperaturänderung erfüllen. Im allgemeinen ^A?^lb™ = ~^Δ_Τ1ο₁₂ + Δ_τ1ω₁₂(Β₁₂ + Ij. (O/j

wird eine solche Auswahl der Transistoren einen Ver- 60 Durch Einsetzen von Gleichung (66) in Gleichung (67)

stärker mit einem verhältnismäßig kleinen Wert von erhält man:

A_TIb₁₃ = B₁₁B₁₂ AtI₁ — (B₁₁ + 1) S₁₂ ZIyJcO₁₁ + ZlyIco₁₂ (B₁₂ + 1). (68)

Der Laststromzuwachs Zly Ji ist gegeben durch Durch Einsetzen von Gleichung (68) in Gleichung (69)

AtIl = -B₁₃Ib₁₃ + A_TIco₁₃ (B₁₃ + 1). (69)

= B₁₁B₁₂B₁₃ AtI₁ + (B₁ + 1) B₁₂B₁₃ A_TIco₁₂ — A_TIco₁₂ (B₁₂ +1) S₁₃ + zlyIco₁₃ (B₁₃ +1). (70) "

Um die Laststromzunahme AtIl bei einer Temperaturänderung zu Null zu machen, muß die rechte Seite der Gleichung 70 verschwinden, d. h.

(S₁₁ +

+ ZIrJcO₁₃(B₁₃ + 1) = A_TIcO₁₂B₁₃(B₁₂ + 1).

Unter der Annahme, daß S₁₃ und B₁₂ je sehr groß gegen 1 sind, wird die Bedingung für die Stabilisierung

(B₁₁ + i)B₁₂A_TIco_n + A_TIco₁₃ =

(72)

IO

In Gleichung (72) hängen alle Faktoren von den Eigenschaften der Transistoren 11,12 und 13 ab. Somit müssen diese Transistoren sorgfältig ausgewählt werden, derart, daß ihre Diodenrückströme und ihre Stromverstärkungsfaktoren die Gleichung (72) erfüllen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verstärkerschaltung zweier galvanisch gekoppelter Transistoren in Basis- bzw. Emitterschaltung mit Temperaturkompensation des Ausgangsstromes, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise einWiderstand (29) zwischen den Kollektor des ersten Transistors (11) und die nicht geerdete Klemme der einzigen Vorspannungsquelle (27), ein Koppelwiderstand (33) zwischen den Kollektor des ersten Transistors und die Basis des zweiten Transistors (12) und ein Lastwiderstand (31) zwischen den Kollektor des zweiten Transistors und die nicht geerdete Klemme der Vorspannungsquelle geschaltet ist und daß das Verhältnis vom Koppelwiderstand (33) zum Widerstand (29) zwischen dem ersten Transistor und der Vorspannungsquelle derart gewählt ist, daß der eingekoppelte Anteil der Stromänderung des ersten Transistors die Änderung des Kollektorstromes des zweiten Transistors kompensiert, indem die Bedingung

Δτ I co

'12

R₁ S₁₁AtIcO₁₁

erfüllt ist, wobei R₁ die Summe des Koppelwiderstandes (33) und des Eingangswiderstandes des zweiten Transistors, R₂ den Widerstand (29) zwischen erstem Transistor und Spannungsquelle, AtIcO₁₁ bzw. AtIcO₁₂ die Änderung des Diodenrückstromes des ersten bzw. des zweiten Transistors bei einerÄnderung der Umgebungstemperatur und S₁₁ den Stabilisierungsfaktor [vgl. Formel (22) der Beschreibung] des ersten Transistors bedeutet (Fig. 1).

2. Verstärkerschaltung zweier unmittelbar gekoppelter Transistoren in Basis- bzw. Emitterschaltung mit Temperaturkompensation des Ausgangsstromes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (29) zwischen den Kollektor des ersten Transistors (11) und die gemeinsame Klemme des Lastwiderstandes (31) und eines dazu in Reihe liegenden Stromverteilungswiderstandes (44) geschaltet ist, dessen andere Klemme mit der nichtgeerdeten Klemme der Vorspannungsquelle verbunden ist, und daß die Widerstandswerte dieser drei Widerstände derart gewählt sind, daß der eingekoppelte Anteil der Stromänderung des ersten Transistors die Änderung des Kollektorstromes des zweiten Transistors kompensiert (Fig. 3).

3. Verstärkerschaltung zweier unmittelbar gekoppelter Transistoren in Emitterschaltung mit Temperaturkompensation des Ausgangsstromes, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Transistor nach der Gleichung

(B₁₁ + I)B₁₂ZItJcO₁₁ = (B₁₂ + I) A_T IcO₁₂

gewählt sind, in welcher B₁₁ und B₁₂ die Stromverstärkungsfaktoren der ersten bzw. zweiten Transistorstufe und AtIcO₁₁ und Δ τ Ico_1% die temperaturbedingten Änderungen des Diodenrückstromes des ersten bzw. zweiten Transistors sind (Fig. 5).

4. Verstärkerschaltung nach Anspruch 3 mit drei in Kaskaden geschalteten Transistoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschaften der drei Transistoren nach der Gleichung

(B₁₁ + I)B₁₂B₁₃ZItJcO₁₁ + A_TIco₁₃(B_ls + 1) = A_T IcO₁₂B₁₃[B₁₂ + 1)

gewählt sind, in welcher B₁₁, B₁₂ und B₁₃ die Stromverstärkungsfaktoren der drei Transistorstufen und AtIcO₁₁, AtIcO₁₂ und AtIcO₁^ die temperaturbedingten Änderungen des Diodenrückstromes der drei Transistoren sind (Fig.7).

5. Verstärkerschaltung von galvanisch gekoppelten Transistorverstärkern mit Temperaturkompensation des Ausgangsstromes, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßnahmen gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 bzw. 4 gleichzeitig angewendet werden. In Betracht gezogene Druckschriften:

Zs. f. angew. Physik, 1951, H.

6, S. 237; Arch. f. techn. Messen Z 631—5, Juli 1951, Bd. 6; Arch. d. elektr. Übertragung, 1952, H. 8, S. 341; Electronics, 1952, Sept., S. 106 bis 108; Proc. of the IRE, 1952, Nov., S. 1435 bis 1437 und 1472 bis 1476.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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